삼성 전자 , 반도체 초격차로 TSMC 따돌리나 , 삼성 최초 3나노 시대 열렸다.

삼성 전자 , 반도체 초격차로 TSMC 따돌리나 , 삼성 최초 3 나노 시대 열렸다.

삼성전자가 파운드리 분야 점유율 분야 1위인 TSMC를 추월하는 것인지 기대가 높습니다. 삼성의 3 나노 공정에 대해서 하냐 마냐 말이 많았는데 우려의 시선을 거두고 계획대로 신뢰를 지키면서 양산을 시작했습니다.

삼성 3 나노 적용한 시스템 반도체 생산

삼성전자가 3 나노 양산을 시작하게 됐습니다. 6월 30일 오전 삼성전자가 발표했습니다. 최신 GAA (gate all around ) 3 나노 파운드리 양산을 시작했다고 밝혔습니다. 3 나노 기술이 첫 적용된 제품은 고성능 컴퓨터용 시스템 반도체였습니다. 삼성전자는 앞으로 3 나노 공정을 이용해서 SOC 모바일 , 자율주행 인공지능 같이 고성능이 필요한 곳에 쓰이게 됩니다.

3 나노 공정의 나노란

반도체의 최소 선폭을 의미합니다. 1 나노미터는 10억 분의 1미터에 해당하는데요. 모래 알갱이와 비교하면 100만 분의 1, 머리카락 굵기와 비교하면 10만 분의 1에 해당하는 크기입니다.
회로 선폭을 미세학 만들수록 칩 크기가 작아지게 되고 같은 크기의 웨이퍼( 반도체 원재료) 안에서 더 많은 반도체를 생산할 수 있기 때문에 성능도 좋아지고 반도체 소비전력도 감소합니다. 당연히 가격 경쟁력도 높아지게 됩니다.

GAA 기술

GAA는 차세대 트랜지스터 기술입니다. 트랜지스터는 반도체를 구성하는 주요 소자입로 전류의 흐름을 조절해 증폭하거나 스위치 역할을 합니다. 반도체 칩 하나에 적게는 수천 만개 많게는 수억 개가 들어갑니다. 이렇게 많이 들어가면 크기가 정말 작아야 합니다. 트랜지스터를 보다 작게 만들고 보다 정밀하게 조절하기 위해 고민한 방법이 바로 GAA입니다. 트랜지스터 상단에는 전류를 흐르게 하거나 또는 차단되도록 하는 일종의 문 역할을 하는 게이트가 있습니다. 기존엔 윗면, 앞면. 뒷면 등 총 3면을 트랜지스터의 게이트로 쓰는 핀펫( finfet) 기술을 적용해 왔는데 4나노 이후 공정에선 누설전류와 함께 동작 전압을 줄일 수 없는 등의 문제가 있었습니다. 그래서 나온 기술이 바로 GAA 기술로 GAA는 게이트의 아랫면까지 활용합니다. 이렇게 되면 전류의 흐름을 보다 세밀하게 제어할 수 있어 공정 미세화에 따른 트랜지스터의 성능 저하를 줄이고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 높일 수 있습니다.

삼성전자는 고성능 컴퓨팅 ( HPC. high-performance computing)용 시스템 반도체 양산에 3 나노 공정을 우선 적용하기로 했습니다. 이후 양후 모바일 시스템 온칩(Soc) 등으로 확대해나갈 방침으로 삼성의 3 나노 여정은 계속 이어질 전망입니다.

3 나노 키우는 반도체 생태계

삼성전자의 3 나노 공정 전환이 안정적으로 이뤄지려면 반도체 소재, 부품, 장비 업체들의 역할도 중요합니다. 공정기술의 발전은 반도체 소분장 기업들에겐 새로운 기회가 될 수도 있습니다.

소재 업체 중에선 솔브레인이 주목받고 있습니다.

삼성전자의 GAA 공정에선 실리콘 게르마늄 층을 선택적으로 제거하는 공정이 추가됩니다. 3D D 램에도 실리콘과 sige 식각 공정 도입이 필요할 전망입니다.

장비 업체 중에선 원자 현미경 업체도 주목해볼 만합니다.

반도체 공정 미세화와 고집적화에 따른 공정 난이도 증가로 각 공정에서 생성된 결함을 신속, 정확하게 검출해 제품 수율 및 신뢰성 확보를 위한 검사 계측 공정이 더욱 중요한 경쟁력이 되고 있습니다. 더 이상 소자의 크기를 알 수 없는 기존의 광학이나 전자 현미경과 달리 원자 현미경의 적용이 확대되고 있습니다.
글로벌 주요 업체로는 미국 브루커가 시장점유율 25% 로 1위로 , 뒤를 이어 우리나라 기업인 파크시스템(15%) , 영국 옥스포트 인스트러먼츠 (2%) 등이 있습니다. 파크시스템의 경우 산업용 원자현미경 분야에선 글로벌 1위로 추정됩니다.

앞으로 전망

시장 조사업체 트렌드포스에 따르면 , TSMC의 올해 1분기 파운드리 시장 점유율은 53.6% , 삼성전자는 16.3% 로 1위 TSMC를 따라잡으려면 아직 멀었습니다. 게다가 기존 4 나노 공정에선 불량률 문제로 TSMC 와의 격차가 더 벌어지게 됐습니다. 말뿐인 3 나노 공정인지 잘 지켜봐야 하겠습니다. 아직은 초기 단계인 거 같습니다. 하려고 하면 몇 년은 걸리겠지만 앞으로 삼성전자가 TSMC를 따라잡을 수 있게 되면 좋겠습니다.